พฤติกรรมฐานรากชนิดเสาเข็มดินซีเมนต์ชั้นลึกภายใต้แรงกระทำ แบบซ้ำไปซ้ำมา

Abstract

การปรับปรุงคุณภาพดินได้มีการนาเอาเสาเข็มดินซีเมนต์มาใช้งานอย่างกว้างขวาง แต่การก่อสร้างจะออกแบบเพื่อรับแรงทางแนวดิ่งเท่านั้น งานวิจัยนี้จึงสนใจที่จะเพิ่มความสามารถในการรับแรงทางด้านข้างแบบซ้ำไปซ้ำมาโดยการนาเอาวัสดุประเภทต่างๆที่มีความแข็งแรงสูง มาเสริมเป็นแกนกลางตามความลึกของเสาเข็มดินซีเมนต์ เสาเข็มดินซีเมนต์ที่ใช้ในงานวิจัยนี้มีทั้งหมด 8 ต้น แบ่งเป็นเสาเข็มดินซีเมนต์ (DCM Column) จานวน 2 ต้น และเสาเข็มดินซีเมนต์เสริมแกน (SDCM Column ) จำนวน 6 ต้น ก่อสร้างอย่างละ 2 ต้น ตามประเภทของแกนโดยจะเสริมแกนด้วยเสาเข็มคอนกรีตอัดแรง เหล็ก H-Beam และท่อเหล็กกลม ความยาวของวัสดุเสริมแกนที่ใช้จะสั้นกว่าเสาเข็มดินซีเมนต์อยู่ประมาณร้อยละ 15 เสาเข็มดินซีเมนต์ทั้งหมดจะฝังอยู่ในชั้นดินเหนียวอ่อนตลอดช่วงความยาว และมีการติดตั้งอุปกรณ์วัดการเคลื่อนตัวในแนวดิ่งและวัดการเคลื่อนตัวในแนวราบ การทดสอบจะใช้ตามมาตรฐาน ASTM D3966 จากการทดสอบพบว่า เสาเข็มดินซีเมนต์เสริมแกนที่เสริมแกนเหล็ก H-Beam สามารถ รับแรงกระทำด้านข้างแบบซ้ำไปซ้ำได้ประมาณ 3-4 เท่า และการเคลื่อนตัวด้านข้างได้ประมาณ 6-7 เท่าของเสาเข็มดินซีเมนต์ การเปรียบเทียบแรงต้านทานแรงด้านข้าง เสาเข็มดินซีเมนต์เสริมแกนที่เสริมแกนเหล็ก H-Beam มีอัตราการเสียกาลังน้อยที่สุด ลักษณะการแอ่นตัวในแนวดิ่งของเสาเข็มดินซีเมนต์ และเสาเข็มดินซีเมนต์เสริมแกนทุกต้น จะเป็นแบบเสาเข็มยาวหัวอิสระ ส่วนลักษณะการวิบัติของเสาเข็มดินซีเมนต์และเสาเข็มดินซีเมนต์เสริมแกนจะอยู่ต่ำกว่าระดับบ่อขุดประมาณ 0.40-0.50 เมตร แล้วแต่ประเภทแกนที่เสริมซึ่งมากกว่าทฤษฎีประมาณร้อยละ 10 งานวิจัยนี้จึงบอกได้ว่าเสาเข็มดินซีเมนต์ที่เสริมแกนประเภทต่าง ๆ สามารถเพิ่มการรับแรงกาลังทางด้านข้างแบบซ้ำไปซ้ำมา เพิ่มการต้านทานการเคลื่อนตัวด้านข้าง มีการกระจายพลังงานได้ดีขึ้น ซึ่งงานวิจัยนี้จะเป็นแนวทางในการพัฒนาและประยุกต์ใช้เสาเข็มดินซีเมนต์เสริมแกนต่อไปในอนาคต

Soil-cement piles are widely used for improving soil quality. However, the construction is always designed for the vertical load only. This work is interested to improving the ability under lateral cyclic loading by bringing high-strength materials into the core through the depth of the soil-cement. Eight soil cement piles were used in this study. Two piles were deep cement mixed columns (DCM Column). Other six piles were stiffened deep cement mixed columns (SDCM Column). Each two Piles were constructed with the core of pre-stress concrete pile, steel H-Beam steel pipes, which only about 15% shorter than the length of the pile. All piles were embedded into the soft clay layer throughout the length and were equipped to measure the flow in vertical and horizontal movement. The test method was in accordance with ASTM D3966. The test results demonstrate that SCDM Column with H-Beam cores can resist the lateral cyclic loading at approximately three to four times greater than that of DCM columns and the lateral displacement has increased by six to seven times of DCM Columns. In comparison, the lateral loading of SDCM Column with H-Beam cores is lost at the lowest minimum rate, and the vertical deflection for all DCM and SDCM Columns construes as the long pile with independent head. It was also noted that the failure mode of DCM and SDCM Columns is lower than the trend level, at approximately 0.40-0.50 meters depending on the material cores determined, which should be greater than 10% from the theory outline. This research indicate that stiffening the soil-cement columns with steel of different types can improve their strengths to resist cyclic lateral load and movement. The energy distribution capacity can also be improved. This research will guide the development and application of SDCM Column in the future.